名偵探柯南是眾多人心中崇拜的偶像,沒有案子能難倒柯南。
不過,柯南辦案離不開高科技“武器”,其中最讓人夢寐以求的一種“武器”就是蝴蝶結(jié)變聲器,因為它隨心所欲地克隆任何人的聲音。
其實(shí),在現(xiàn)實(shí)世界中,這樣的變聲器并不少見。網(wǎng)上搜索“變聲器”,便跳出各種軟件,“帥哥變蘿莉,大媽變御姐”,任君選擇。
在某些領(lǐng)域,變聲技術(shù)也成了企業(yè)業(yè)務(wù)中的重要支撐。比如高德地圖里林志玲、周星馳的導(dǎo)航聲音,就得到了很多人的支持。
那“變聲”是怎么實(shí)現(xiàn)的呢?
“變聲”變的是什么?
首先,我們先得了解聲音具有哪些性質(zhì)。判斷兩個聲音是否相同,我們一般從音調(diào),響度,音色三個方面進(jìn)行比較。
音調(diào)強(qiáng)調(diào)聲音的高低,響度反應(yīng)聲音能傳播的距離,音色是一聲音特有波形的外在表現(xiàn),結(jié)合這3個因素,就能分辨出不同的聲音。
要想實(shí)現(xiàn)“變聲”,就要從這三個因素下手。通常來講,變聲器借助對音色和音調(diào)的雙重復(fù)合改變,實(shí)現(xiàn)對聲音的改變。
變聲器之所以能變聲是因為建立了一套獨(dú)特的算法,能識別聲音的音色和音調(diào)并對其進(jìn)行調(diào)整,讓聲音產(chǎn)生變化。
變聲器類型
目前市場上的變聲器主要有兩大類,一類是硬件變聲器,一類是軟件變聲器。雖然表現(xiàn)形式不一,但是變聲原理相似。
硬件變聲器是通過各種聲卡(也就是硬件聲卡)變聲,聲卡里預(yù)置了各種設(shè)置好算法的聲音,借此實(shí)現(xiàn)“變聲”。但這種方式缺點(diǎn)很明顯,那就是電流聲明顯且種類相對較少。
相比之下,軟件變聲器使用更方便,能滿足各種變聲需求(比如唱歌,播音主持等),使聲音更加立體,音效也更為豐富。
怎么實(shí)現(xiàn)變聲
那這些不同的變聲器到底是怎么改變聲音特質(zhì)的呢?
01 聲波采樣和時域分析
人發(fā)聲的本質(zhì)是通過聲帶震動,帶動空氣產(chǎn)生氣壓差,從而讓聲波在空氣中傳播。變聲器要在一定范圍內(nèi)采集量化這些聲音,通常采樣在44100Hz,量化的范圍在16bit,)也就是說,在一秒內(nèi)可采樣44100個樣本點(diǎn)來描繪波形。
這些波形里面有各種不同的小波形,學(xué)術(shù)上叫做“基波”,每個人的基波不一樣,都有自己的基音周期,也就是“基音頻率”,即個體所擁有的獨(dú)特的音頻/音質(zhì)/音色/音調(diào),從而建立起各種各樣聲音的“數(shù)據(jù)庫”。
02 傅里葉轉(zhuǎn)換
對聲音進(jìn)行了采樣和量化,接下來就是傅里葉轉(zhuǎn)換,只有轉(zhuǎn)換成頻譜圖,然后通過各種算法去捕捉規(guī)律,對聲音信號以及不同聲音頻率的識別和分析,從而達(dá)到變聲。
傅里葉轉(zhuǎn)換小科普:傅里葉轉(zhuǎn)換是由傅里葉數(shù)學(xué)家所發(fā)明,要想完整的從數(shù)學(xué)角度了解傅里葉轉(zhuǎn)換必須具有高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),不過從通俗易懂的角度去理解,傅里葉轉(zhuǎn)換就是指將一件事情從兩個維度去分析,比如一首歌,不同的時間段有不同的音調(diào),但是從另一方面分析,可以把每個時間段的音調(diào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字,從而精準(zhǔn)定位不同時間段的不同“調(diào)調(diào)”。
03 賦予音色風(fēng)格
變聲器不僅要能識別音頻和語言內(nèi)容,還要能賦予音色不同風(fēng)格(比如語速快慢、強(qiáng)弱),只有這樣,變聲才稱得上是隨心所欲。
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